靶式流量計在火災(zāi)煙道氣中應(yīng)用優(yōu)勢顯著
目前，火災(zāi)煙氣主要采用測量氣體流速的方法對煙氣進(jìn)行測速，包括氣壓法、機(jī)械法與散熱率法等。氣壓法通過測量全壓和靜壓的差值求得風(fēng)速，如皮托管式風(fēng)速傳感器和雙向微壓差計；機(jī)械法利用流體的動壓推動機(jī)械裝置旋轉(zhuǎn)求得風(fēng)速，如葉輪風(fēng)速儀；散熱率法根據(jù)流速與散熱率成對應(yīng)關(guān)系的原理，通過測量相等散熱量的時間，或溫度變化，或保持原溫度的加熱電流量的變化來確定風(fēng)速，如熱線、熱球風(fēng)速儀。
1 傳統(tǒng)的煙氣流速測量方法
1.1 皮托管、雙向微壓差計測速法
皮托管根據(jù)流體流動引起的壓差進(jìn)行流速測定。標(biāo)準(zhǔn)皮托管是一根彎成直角的金屬細(xì)管，它由感測頭、外管、內(nèi)管、管柱和全壓、靜壓引出導(dǎo)管等組成。在皮托管頭部的頂端，迎著來流開有一個小孔，小孔平面與流體流動方向垂直。在皮托管頭部靠下游的地方，環(huán)繞管壁的外側(cè)又開有多個小孔，孔面與流動的方向相切。頂端的小孔與側(cè)面的小孔分別與兩條互不相通的管路相連。進(jìn)入頂端小孔的氣流壓力為全壓，而進(jìn)入皮托管側(cè)面小孔的氣流壓力僅為流體的靜壓，根據(jù)全壓和靜壓可求出動壓，從而得到風(fēng)速。
1.2 葉輪風(fēng)速儀測速法
葉輪風(fēng)速儀由葉片、傳感器軸、傳感器支架及磁感應(yīng)線圈等組成。它利用流動空氣的動能推動傳感器的葉片旋轉(zhuǎn)，然后通過轉(zhuǎn)速求出流速。測速時，將風(fēng)速儀探頭與來流方向垂直，葉片在來流的作用下轉(zhuǎn)動并由傳感器將轉(zhuǎn)速信號輸出到紀(jì)錄表進(jìn)行讀數(shù)。葉輪風(fēng)速儀屬于機(jī)械式測速設(shè)備，它不受重力的影響，可安裝在任何位置并通過葉輪的轉(zhuǎn)向識別氣體流向。葉輪風(fēng)速儀不像皮托管，測壓孔可能被煙氣中的顆粒堵塞而失去測速作用，可靠性高。但是，葉片的形狀和表面光潔度，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量以及轉(zhuǎn)子軸承的阻力均影響其測量性能。
1.3 熱線、熱球風(fēng)速儀測速法
熱線、熱球風(fēng)速儀以電熱絲（鎢絲或鉑絲）或球形玻璃體（電熱絲包裹在其內(nèi)部）為探頭，裸露在被測空氣中，并將熱絲接入惠斯頓電橋，通過電橋的電阻或電流的平衡關(guān)系，檢測出被測空氣的流速。測量時，電熱絲通恒定直流，氣流吹過熱絲或熱球表面時，將從其表面帶走熱量。當(dāng)產(chǎn)生的熱量和散失的熱量相等時，探頭就穩(wěn)定在某一溫度，達(dá)到動態(tài)平衡，通過測量探頭的溫度即可確定氣流的速度。
除了上述幾種較為常用的風(fēng)速儀外，還有激光多普勒測速儀、超聲波旋渦式風(fēng)速儀等氣體流速測量裝置，但這些裝置存在價格昂貴、安裝困難、使用不便等問題，不適于大型火災(zāi)實驗中煙氣流速的測量。
2 靶式流量計測速法
靶式流量計是為解決高粘度、低雷諾數(shù)的流量（流速）測量而發(fā)展起來的一種流量計。使用中，被測流體可以是液體、氣體和蒸汽，尤其對低雷諾數(shù)、小流量（低速）、高濕度、含固體顆粒以及腐蝕性介質(zhì)的流體有很強的適應(yīng)性。通過溫度補償，靶式流量計還能對中高溫的流體流速進(jìn)行測量。目前，該流量計被廣泛應(yīng)用于重油、瀝清、礦漿、有機(jī)酸、高溫蒸汽等的測量中。
靶式流量計的靶板和靶桿均為鋁合金材質(zhì)，對高溫、高粘、高濕度、多雜質(zhì)、及強腐蝕性流體有極強的適應(yīng)性。此外，由于采用了高敏的電容式力傳感器，使得靶式流量計的靈敏度大大提高，配合加大靶板阻流面積的方法能使可測流速下限大大降低，理論上，靶式流量計可以測任意小的流體速度。靶式流量計屬機(jī)械式測速設(shè)備，通過溫度補償可測不同溫度、不同密度的流體。綜合以上優(yōu)點可知，當(dāng)火災(zāi)煙氣溫度較高、流速較低及顆粒物雜質(zhì)較多時，利用靶式流量計進(jìn)行測速有較強的可靠性。
但是，靶式流量計也存在缺陷。當(dāng)流速較低時，需要增加靶板面積以增大其作用力使傳感器達(dá)到響應(yīng)應(yīng)變。由于流量計測的是平均流速，若靶板面積過大，其上各點的速度梯度可能很大，從而影響了測量的精度。這個問題隨著傳感器靈敏度的增加已大大改善，目前，0.1的氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）流速下限僅需0.05（直徑約0.12）的靶板阻流面積，已能滿足多數(shù)火災(zāi)實驗的需要。另外，靶式流量計只能測一個方向的來流，當(dāng)流體從靶板背面流過時，流量計沒有讀數(shù)，使其只能用于已知流向的測速工作。但是，正是由于這樣的特性，使得靶式流量計在高湍流度、流動變化大的流場當(dāng)中不會出現(xiàn)虛假讀數(shù)。
3 結(jié)論
火災(zāi)煙氣是一種中溫、低速、多雜質(zhì)的氣體，有時還具有高濕度及一定腐蝕性的特征，傳統(tǒng)的氣體流速測量方法用于火災(zāi)煙氣測速時存在不同的缺陷。以上比較后，很顯然使用靶式流量計對低速、高濕度、多顆粒雜質(zhì)的火災(zāi)煙氣進(jìn)行測速，其結(jié)果較皮托管和中溫?zé)峋€風(fēng)速儀更具規(guī)律性，可靠度更高，具有更好的適用性和明顯的優(yōu)越性。總之，由于采用了高靈敏度的傳感器且其探頭（靶板）具有廣泛的適用性，靶式流量計應(yīng)能滿足多種火災(zāi)煙道氣的需要。